KR20090070294A

KR20090070294A - 멀티 생체신호 무선 모니터링시스템

Info

Publication number: KR20090070294A
Application number: KR1020070138254A
Authority: KR
Inventors: 노경석; 이덕규; 송재흥; 구효근; 최영길
Original assignee: 마산대학산학협력단
Priority date: 2007-12-27
Filing date: 2007-12-27
Publication date: 2009-07-01
Also published as: KR100918575B1

Abstract

본 발명은 멀티 생체신호 무선 모니터링시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 환자로부터 발생하는 신체 내의 숨소리, 체온, 맥박 등과 같은 여러 생체신호의 무선 모니터링으로 의사가 환자의 진단에 참고할 수 있도록 하는 모니터링 시스템에 관한 것이다.

본 발명에 따른 멀티 생체신호 무선 모니터링시스템은, 집음장치를 통해 집음된 인체에서 발생하는 소리의 음성신호 또는 맥박신호와, 서미스터를 통해 얻은 측정된 체온정보를 가청주파수외 신호로 발진하고 디지털로 변환하여 얻은 디지털 체온신호를 합성한 후, 이 합성신호를 FM 변조해서 무선으로 송신하는 송신측 무선청진기와,

상기 송신측 무선청진기에서 보내온 변조 합성신호를 FM 검파해서 합성신호를 얻고 상기 합성신호를 주파수별로 음성신호 또는 맥박신호와, 체온신호로 분리해서 각각 처리한 후, 음성신호는 소리로 출력하고, 체온신호와 맥박신호는 숫자로 각각의 표시부에 출력하는 수신측 무선청진기를 포함하여 구성된다.

무선청진기, 단채널, 다표시, 멀티 생체신호(숨소리, 맥박, 체온)

Description

멀티 생체신호 무선 모니터링시스템 {Multi-Vital Sign Wireless Monitoring System}

청진기는 인체 내부의 장기 특히, 심장이나 폐에서 발생하는 음향을 수집하여 의사가 피진료인의 건강 상태를 체크할 수 있도록 해준다.

이 청진기는 인체에서 발생하는 신체 음을 모아주는 집음부, 수집된 신체 음을 청취할 수 있는 이어피스, 상기 집음부 및 이어피스 사이를 음향적으로 연결하여 주는 튜브로 구성된다.

상기한 청진기는 기계식과 전자식으로 구분되며 그 집음부에서 수집되는 음향의 정확도 및 신뢰도가 피진료인의 신체 상태를 결정하는 매우 중요한 변수가 된다.

기계식으로 이루어진 청진기는 현재까지도 의료 현장에서 널리 사용되고 있 으나, 점차 디지털 방식의 전자식 청진기로 전환되고 있는 추세이다.

예를 들어 특허공개번호 94-80호의 전자식 청진기, 실용신안등록번호 204716호의 휴대용 전자 청진기, 실용신안등록번호 181469호의 마이크로폰이 장착된 청진기 등이 개시되어 있다.

그런데 종래의 기계식 또는 전자식 청진기로 청진할 때는 심장음과 호흡음의 미세한 변화 등을 감지하는데 어려움이 있고, 주변의 다른 사람들이 동시에 청취할 수 없어 소리에 대한 객관적인 판단이 불가능하며, 이로 인해 의사의 주관적인 판단이 따르므로 오진율이 비교적 높을 뿐만 아니라, 종래의 청진기로 호흡음을 청취할 때 한 위치에서 적어도 한번 이상 흡기와 호기를 청진해야 하는데 여러 위치를 이동하며 청진하기 때문에 시간적 낭비가 많다.

한편, 특히 근래에는 통신망을 이용한 원격 진료가 일반화되면서 전자식 청진기가 주목받고 있는바, 특허공개번호 2002-95004호의 자가진단형 디지털 청진기 및 그의 방법과 통신망을 이용한 원격 진단 방법, 2006-6118호의 유에스비포트를 이용한 무선 디지털청진기는 송신측에서 청진음을 집진한 후 디지털로 변환하여 유무선 통신을 통해 수신측으로 송신하면 수신측에서 이를 받아 신호 처리를 행한 후 시청각으로 확인할 수 있도록 표시하는 기술에 관한 것이다.

그런데 상기한 선행 특허는 생체신호 중에서 하나의 신호인 청진음만 송수신할 수밖에 없었고 따라서 다른 생체신호를 참고하여 환자의 신체 상태를 종합적으로 파악하는데 어려움이 있었다.

다른 생체 예를 들어 체온이나 맥박 등을 참고하여 환자의 신체 상태를 파악 하기 위해서는 체온이나 맥박 등의 각 생체신호에 따라 송신측과 수신측을 각각 별도로 구성하여야 하기 때문에 구성이 복잡해지고, 또 여러 생체신호를 측정하여 동시에 표시하는데 시간이 많이 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 의사가 피진료인의 신체 상태를 정확하게 판단할 수 있도록 단채널의 FM 주파수를 반송파로 이용하여 숨소리, 체온, 맥박 등을 무선 송수신함으로써 송신측과 수신측의 청진기 구성을 단순화하고 여러 생체신호의 측정 및 표시에 걸리는 시간을 단축할 수 있는 멀티 생체신호 무선 모니터링시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 멀티 생체신호 무선 모니터링시스템은, 집음장치를 통해 집음된 인체에서 발생하는 소리의 음성신호 또는 맥박신호와, 서미스터를 통해 얻은 측정된 체온정보를 가청주파수외 신호로 발진하고 디지털로 변환하여 얻은 디지털 체온신호를 합성한 후, 이 합성신호를 FM 변조해서 무선으로 송신하는 송신측 무선청진기와,

본 발명에 의하면 단채널의 FM 주파수를 반송파로 이용하여 체온, 맥박, 호흡수 등을 무선 송수신함으로써 CPU 프로그램을 사용하지 않고 간편한 회로 구성으로 여러 생체신호를 동시에 표시할 수 있다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 생체신호 모니터링 시스템의 개략적 구성도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 송신측 무선청진기의 구성도이며, 도 3은 도 1에 나타낸 수신측 무선청진기의 구성도이다.

도시된 바와 같이 생체신호 모니터링 시스템은 크게 송신측 무선청진기(100)와 수신측 무선청진기(200)로 이루어진다.

상기 송신측 무선청진기(100)는 집음장치(102), 프리앰프(104), 체온센서(112), 전압증폭부(114), 발진부(116), A/D 컨버터(118), 합성변조부(120), 송신안테나(130)로 이루어진다.

집음장치(102)는 외부 소리를 방음한 마이크로폰 등으로 이루어진 것으로 60~10Khz 대역의 숨소리나 60~200Hz 대역의 심장구동소리(맥박) 등을 수집하여 음성신호나 맥박신호를 덛는다.

상기 프리앰프(Pre-AMP)(104)는 미약한 음성신호나 맥박신호를 증폭한다.

체온센서(112)는 예를 들어 온도 변화에 대해서 저항값이 민감하게 변하는 서미스터 등으로 이루어진 것으로 사람의 체온을 측정한다.

전압증폭부(114)는 체온에 의한 전압 변화를 증폭하고, 발진부(116)는 33℃ ~ 43℃의 체온 변화로 가청주파수외 대역인 20~30Khz의 아날로그 체온신호를 발생한다.

A/D 컨버터(118)는 20~30Khz의 아날로그 체온신호를 디지털 체온신호로 변환한다.

합성변조부(120)는 음성신호 또는 맥박신호와 체온신호를 합성한 후 FM 주파수(고주파) 대역으로 발진한 예를 들어 100Mhz 반송파에 저주파의 합성신호를 담아 송신안테나(130)를 통해 송신한다.

상기 체온센서(112)에서 측정되어 20~30Khz로 변화된 주파수를 변조 송출하면 청취가 불가능하므로, 이 점을 이용하여 청취에 영향을 주지 않고 체온표시 신호로써 사용할 수 있는 것이다.

상기 송신측 무선청진기(100)는 휴대하면서 사용하므로 충전 배터리를 전원으로 사용한다.

수신측 무선청진기(200)는 수신안테나(210), 고주파증폭부(212), FM검파부(214), 증폭부(216), 주파수분리부(218), 리미트 파형교정부(232,242), 온도표시 변환부(234), 카운터(244), 표시부(236,246), 톤신호 발생부(238), 출력 앰프(222)리시버(226), 스피커(224,249)로 이루어진다.

수신안테나(210)는 송신측 무선청진기(100)에서 전송한 변조 합성신호를 수신한다.

고주파증폭부(212)는 상기 수신안테나(210)를 통해 수신된 변조 합성신호중 고주파의 FM신호를 증폭하고, FM검파부(214)는 고주파 예를 들어 100Mhz 반송파를 정류하여 저주파의 합성신호를 검출한다.

증폭부(216)는 FM검파부(214)에서 검출된 저주파의 합성신호를 증폭한다.

주파수분리부(218)는 예를 들어 이퀄라이저로 증폭된 저주파의 합성신호를 주파수 대역별 예를 들어 원래의 신호인 60~200hz의 맥박신호 또는 20~30Khz의 체온신호와 60hz~10Khz 음성신호를 분리한다.

상기 맥박신호와 체온신호의 분리는 외부에서 버튼을 눌러 분리할 수도 있고 내부의 이퀄라이저 회로에 의해 분리할 수도 있다.

이퀄라이저는 낮은 저음역인 16에서부터 고음역인 32 사이에 5∼12가지 정도의 주파수를 분리, 그 주파수를 중심으로 아주 적은 폭으로 음의 증폭도를 올려주거나 내려주는 역할을 한다.

상기 음성신호는 출력앰프(222)를 통해 증폭된 후 스피커(224) 또는 리시버(226) 등을 통해 의사나 피진료인이 듣을 수 있도록 소리로 출력된다.

리미트 파형교정부(232)는 무선으로 송수신되는 과정을 거치면서 상기 20~30Khz의 체온신호에 포함된 불필요한 노이즈 성분을 제거하여 디지털 신호로 변환하고, 온도표시 변환부(234)는 디지털 신호로 변환된 상기 20~30Khz의 주파수의 체온신호를 디지털 온도로 변환하며, 이 디지털 온도는 액정 등의 표시부(236)에 숫자로 표시된다.

리미트 파형교정부(242)는 무선으로 송수신되는 과정을 거치면서 상기 60~200hz의 맥박신호에 포함된 불필요한 노이즈 성분을 제거하여 디지털 신호로 변환하고, 카운터(244)는 디지털 맥박신호를 1분 주기로 반복적으로 카운트하며(1분 주기마다 리셋), 이 디지털 맥박수는 액정의 표시부(246)에 숫자로 표시된다.

그리고 톤신호 발생부(248)는 귀로 듣을 수 있도록 상기 디지털 맥박신호에 해당하는 톤(tone)신호를 발생하고, 이 맥박 톤신호는 스피커(249)를 통해 소리로 출력된다.

상기 수신측 무선청진기(200)는 컴퓨터(300)에 연결하여 피진료인별로 체온, 맥박, 숨소리 등을 저장하고 관리할 수 있음은 물론이다.

상기한 구성에서 집음장치(102)에 의해 집음된 음성신호나 맥박신호는 프리앰프(104)에 의해 증폭되어 합성변조부(120)에 입력되고, 체온센서(112)에 의해 측정된 체온신호는 전압증폭되고 온도변화에 따른 가청주파수외 신호로 발진된 후, 디지털 신호로 변환되어 합성변조부(120)에 입력된다.

상기 음성신호나 맥박신호와 체온신호는 합성변조부(120)에서 합성되고 FM 변조되어 송신안테나(130)를 통해 송신한다.

상기 변조된 합성신호는 수신안테나(210)를 통해 수신되어 고주파 증폭되고 합성신호로 복조된 후, 복조된 합성신호가 다시 증폭된다.

상기 증폭된 합성신호는 주파수 대역별로 음성신호나 맥박신호 또는 체온신호로 분리되어 음성신호는 증폭된 후 스피커(224) 등을 통해 소리로 출력된다.

상기 체온신호는 노이즈 성분이 제거된 디지털 신호로 변환되고 디지털 온도로 변환되어 액정 등의 표시부(236)에 숫자로 표시된다.

상기 맥박신호는 노이즈 성분이 제거된 디지털 신호로 변환되고 1분 주기마다 카운트되어 액정 등의 표시부(246)에 숫자로 표시되는 한편, 디지털 맥박수에 해당하는 톤신호로 발생하여 스피커(249)를 통해 소리로 출력된다.

이와 같이 본 발명은 1채널의 FM 주파수(본 발명에서는 100Mhz)를 반송파로 이용하여 3가지 요소(숨소리, 맥박, 체온)를 무선 송수신하여 표시할 수 있으며 CPU의 프로그램을 사용하지 않고 최소한 간편하게 회로를 구현할 수 있다.

이상에서는 생체신호 중 3가지 요소로 숨소리, 맥박, 체온에 대해 설명하였지만, 호흡수, 혈압 등의 요소에 대해서도 합성 FM변조하여 송신한 후, 무선으로 수신해서 FM 검파하고 주파수 분리하여 표시할 수 있게 구현할 수도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 생체신호 모니터링 시스템의 개략적 구성도,

도 2는 도 1에 나타낸 송신측 무선청진기의 구성도,

도 3은 도 1에 나타낸 수신측 무선청진기의 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 송신측 무선청진기 102: 집음장치

112: 체온센서 120: 합성변조부

200: 수신측 무선청진기 214: FM검파부

218: 주파수 분리부 232,242: 리미트 파형교정부

236,246: 표시부

Claims

집음장치를 통해 집음된 인체에서 발생하는 소리의 음성신호 또는 맥박신호와, 서미스터를 통해 얻은 측정된 체온정보를 가청주파수외 신호로 발진하고 디지털로 변환하여 얻은 디지털 체온신호를 합성한 후, 이 합성신호를 FM 변조해서 무선으로 송신하는 송신측 무선청진기와,

상기 송신측 무선청진기에서 보내온 변조 합성신호를 FM 검파해서 합성신호를 얻고 상기 합성신호를 주파수별로 음성신호 또는 맥박신호와, 체온신호로 분리해서 각각 처리한 후, 음성신호는 소리로 출력하고, 체온신호와 맥박신호는 숫자로 각각의 표시부에 출력하는 수신측 무선청진기를 포함하는 멀티 생체신호 무선 모니터링시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 송신측 무선청진기는 인체에서 발생하는 소리를 수집하여 음성신호나 맥박신호를 획득하는 집음장치와, 상기 음성신호나 맥박신호를 증폭하는 프리앰프와, 사람의 체온을 측정하는 체온센서와, 상기 체온에 의한 전압 변화를 증폭하는 전압증폭부와, 상기 체온 변화로 가청주파수외 대역의 아날로그 체온신호를 발생하는 발진부와, 상기 아날로그 체온신호를 디지털 체온신호로 변환하는 A/D 컨버터와, 상기 음성신호 또는 맥박신호와 체온신호를 합성한 후 FM 변조하여 송신안테나로 송신하는 합성변조부로 이루어지고,

상기 수신측 무선청진기는 수신안테나를 통해 수신된 변조 합성신호중 고주파 신호를 증폭하는 고주파 증폭부와, 상기 변조 합성신호중 저주파의 합성신호만을 검출하는 FM검파부와, 상기 FM검파부에서 검출된 저주파의 합성신호를 증폭하는 증폭부와, 상기 증폭된 저주파의 합성신호를 주파수 대역별 신호인 음성신호 또는 맥박신호와, 체온신호로 분리하는 주파수 분리부와, 상기 음성신호를 증폭하는 출력앰프와, 상기 출력앰프를 통해 증폭된 음성신호를 소리로 출력하는 제1스피커와, 상기 체온신호에 포함된 불필요한 노이즈 성분을 제거하여 디지털 신호로 변환하는 제1리미트 파형교정부와, 상기 디지털 신호로 변환된 가청주파수외 체온신호를 디지털 온도로 변환하는 온도표시 변환부와, 상기 디지털 온도를 숫자로 표시하는 제1표시부와, 상기 맥박신호에 포함된 불필요한 노이즈 성분을 제거하여 디지털 신호로 변환하는 제2리미트 파형교정부와, 상기 디지털 맥박신호를 1분 주기로 반복적으로 카운트하는 카운터와, 상기 카운트된 디지털 맥박수를 숫자로 표시하는 제2표시부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 멀티 생체신호 무선 모니터링시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 디지털 맥박신호를 귀로 듣을 수 있도록 그 디지털 맥박신호에 해당하는 톤(tone)신호를 발생하는 톤신호 발생부와, 상기 맥박 톤신호를 소리로 출력하는 제2스피커가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 멀티 생체신호 무선 모니터링 시스템.